第十一篇 传质.ppt

将这些关系式代入上式得： 当把多组分气体混合物当做二元混合物处理时，设A在其全停滞组分中的有效扩散系数为DAM,则根据FICK定律可写出下式： 其中 或 得出 … 这就是A在多组分气体混合物中进行稳态扩散时的有效扩散系数DAB的计算式 第三节 液体中的扩散（自学）论文题目 第四节 固体中的扩散 固体中的扩散，包括气体、液体和固体在固体内的分子扩散。 如固液萃取、物料干燥、气体吸附、膜分离、固体催化剂中的吸附和反应以及金属的高温处理，都涉及到固体中的分子扩散。 分类：可分为两大类：与固体内部结构无关的扩散和与内部结构有关的多孔介质中的扩散 * * 第十一章 分子扩散 停滞流体或固体中的质量传递过程可认为是由于分子扩散所引起的，其传质机理与导热类似：导热的推动力为温度梯度，而分子传质的推动力为浓度梯度，二者均为由于分子的不规则运动而发生的能量或质量传递。 但两者的区别也存在：导热时无质点的宏观运动，而分子扩散时，各组分质点则处于运动状态之中，从而出现各组分之间的相对速度（虽然说总体介质是不流动的）。 第一节 稳态分子扩散的通用速率方程 在停滞介质中，稳态一维分子扩散 通量NA为： 当总摩尔浓度C恒定，扩散在两平行平面之间发生 面积不变，且在稳态下，NA和NB均为常数，积分上式得： 设CA1CA2，即组分A由平面1向2扩散， 积分结果为： 上式为一维稳态扩散通用积分式。适用于停滞的气体或液体及遵循FICK定律的固体中的分子扩散。 第二节 气体中的分子扩散 组分A通过停滞组分B的稳态扩散 在二元气体混合物A、B中，组分A通过停滞的组分B进行稳态扩散的情况，在实际中也经常碰到，如用水连续吸收空气中的氨的操作。 组分A为氨，组分B为空气， 因空气在水中溶解度极小，可认为组分B不扩散至水面，而是停滞不动的，若假设水蒸发至气相中的量可忽略不计，于是此类扩散过程中NA和NB的关系为： NB＝0 NA＝常数 当扩散系统处于常压或低压时，气相可按理想气体处理，有 代入扩散通量表达式得： 总压P恒定，故而可得： 且 所以NA可写成： 令 则有 组分A依浓度梯度 以扩散速度 自z1处向z2处扩散，通量为JA 此时，相对于静止坐标而言，组分A的主体流动通量为CAuM且有下式： 组分A通过停滞组分B的稳态扩散 NA为相对静止坐标的A的通量 A 在此同时，B也会依靠浓度梯度 以扩散速度 自z2处向z1处扩 散，通量为 B的主体流动通量为 CBuM，对组分B而言，其扩散通量与主体流动通量大小相等，方向相反，即： 故相对于静止坐标而言，组分B停滞不动。 浓度分布方程 虽然扩散通量可以求出，但为了更好地了解传质机理，往往要弄清组分A的浓度分布。 根据上述条件有： 所以 两边求导，整理得： 两次积分后得： 边界条件： 1. z=z1时， 2. z=z2时， 将边界条件代入上面的积分式可求出C1和C2分别为 最后可得浓度分布方程如下： 或写成 上述分布方程表明，组分A通过停滞组分B扩散时，浓度分布为对数型。 根据该分布方程，就可求出任意扩散距离处组分的平均浓度，如B的平均浓度 可按下式计算： 为对数平均值。 组分A通过停滞组分B的拟稳态扩散 某些分子扩散过程，严格地说并不是稳态过程，但可作为稳态过程处理，称为拟稳态扩散 比如，在一细长的管子里面，盛入少量液体A 气体B不溶于A，B缓慢的流过管子顶部 B 在 时 在 时 当 z1为某一个值z1 z1的值有所减小，z1’ 当 时 即可认为过程是拟稳态扩散 在Z2处，A不断被B带走，所以 在Z1处，A组分的分压pA1可认为是在该温度下的饱和蒸汽压。 于是： 另一方面NA又可采用共液面变化率表示 即： 在稳态下，上面两式相等，即： 在 至 积分得： 等分子反方向稳态扩展 由A、B组成的二元混合物在平行平面间进行等分子反方向稳态扩散时有： 在摩尔潜热相等的蒸馏操作中，若有一摩尔难挥发组分向气液界面方向扩散，同时必有一摩尔的易挥发组分由界面向气相方向扩散，这就是等分子反方向的稳态扩散过程。 此时，NA可写成： 若总压恒定， 所以有 积分得 该式为A、B两组分作等分子反方向的稳态扩散时的扩散通量表达式。? DAB和DBA的关系 在这种情况下 对于组分A 对于组分